사출 성형 불량률 감소를 위한 온도·압력·속도별 파라미터 최적화 관리 방법

 

 

 

 

 

 사출 성형 라인에서는 매일 수백 사이클의 작업이 반복됩니다. 용융된 플라스틱이 금형을 가득 채운 뒤 굳어 나오는 이 과정에서, 배럴과 금형 온도, 사출 압력과 보압 프로파일, 사출 속도, 그리고 냉각 조건이 조금이라도 벗어나면 곧바로 제품 표면에 얼룩이나 크랙이 생기고, 모양이 틀어지거나 내부에 공극이 발생합니다. 현장에서는 이러한 불량이 쌓일수록 재작업과 폐기 비용이 늘어나며, 납품 지연으로도 직결되기 때문에, 왜 이 파라미터를 이렇게 설정해야 하는지를 분명히 이해하고, 현장에서 바로 적용할 수 있는 팁으로 숙지하는 것이 무엇보다 중요합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

온도·압력·속도의 영향 메커니즘

 

 

 

 사출기의 배럴 온도가 너무 낮으면 수지 점도가 높아져 금형 안을 충분히 채우지 못해 제품 가장자리가 비어 보이는 쇼트 샷 불량이 발생합니다. 반대로 과도한 온도는 수지 열분해를 일으켜 제품 표면이 검게 그을리거나 내부에 작은 기포가 생기는 디스컬러레이션과 베큠 보이드를 유발합니다. 따라서 현장에서는 먼저 가동 전에 권장 배럴 온도 값을 확인하고, 이를 ±5℃ 범위로 유지해야 합니다. 금형에도 전·후면, 상·하부 각각 온도 센서를 설치해 5분마다 확인한 뒤, 센서 간 온도 차가 3℃를 넘으면 즉시 PID 제어기를 조정해 균일하게 맞춰야 합니다. 이렇게 예열이 완료되면 ±2℃ 범위로 안정된 상태에서 사출을 시작해야 불량을 줄일 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 사출 압력은 용융 수지를 금형 끝까지 밀어 넣는 힘이자, 수지가 굳으면서 수축된 틈을 메우는 보압 단계에서 중요한 역할을 합니다. 설정된 압력이 낮으면 내부에 공극이 남아 베큠 보이드가 생기고, 과도하면 금형의 분할선에서 수지가 과다하게 흘러 나와 플래시 불량을 초래합니다. 이를 막으려면 충진 단계와 보압 단계를 명확히 구분하여 각 단계별 압력 값을 ±3% 이내로 세팅해야 합니다. 보압 시간이 끝나면 자동으로 보압을 끊는 ‘보압 컷오프’ 기능을 활성화해 과압이 이어지지 않도록 하고, 금형 내부 압력 게이지를 10사이클마다 점검해 설정치 대비 ±5% 이내로 유지하는 것이 좋습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 사출 속도가 너무 빠르면 용융 수지가 금형 입구에서 불안정하게 튀며 ‘S’자 얼룩인 제팅(Jetting)이 발생하고, 반대로 너무 느리면 수지가 만나는 지점에서 매끈한 표면이 이어지지 않아 웰드 라인 또는 싱크 마크가 심해집니다. 현장에서는 충진량의 초기 30% 구간은 RPM의 절반 수준으로 낮게, 중간 30–70%는 중간 속도로, 마지막 30%는 빠르게 설정해 흐름이 부드럽게 이어지도록 ‘스텝 속도 프로파일’을 짜야 합니다. 시험 사출 시에는 금형에 투시창을 끼우거나 반투명 시트를 대고 흐름을 관찰하며, 불균일이 보이면 각 구간 속도를 ±10%씩 조정해 최적점을 찾는 것을 권장합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

현장 적용형 냉각 균일성 확보 방안

 

 

 

 냉각 과정은 전체 사이클 타임의 절반 이상을 차지하지만 품질을 결정짓는 단계이기도 합니다. 첫째, 금형 설계 도면과 실제 냉각 채널 위치가 일치하는지 확인하고, 특히 모서리와 두꺼운 부위 주변에 물 흐름이 고르게 퍼지도록 채널이 배치되었는지 점검해야 합니다. 또한 냉각수 온도는 18~22℃, 유량은 캐비티당 1~2 L/min, 압력은 2~4 bar를 유지하며, 밸브나 필터 상태를 매일 점검해 스케일링 발생 시 즉시 세척해야 합니다. 마지막으로 금형 표면의 입구·출구·양쪽 코너·중앙 등 6곳을 2시간마다 서멀 스캐너로 찍어, 지점 간 온도 차이가 3℃를 넘지 않도록 관리하는 것이 좋습니다.

 

 

 

 

 

 

 마지막 단계는 사이클 타임을 줄이면서도 품질을 유지하는 것입니다. 사출기 제어 시스템에 ‘실시간 사이클 최적화’ 기능이 있다면 반드시 활성화해, 불량 징후가 감지되면 충진·보압·냉각 시간을 자동으로 보정하도록 설정하세요. 보압이 끝난 뒤 제품을 바로 꺼내지 말고, 공기나 저온 유체를 이용해 5초간 예비 냉각을 추가하면 제품 변형을 줄일 수 있습니다. 또한, 사이클 종료 후 금형을 즉시 닫아 예열 시간을 확보하는 ‘타이트 페이싱(tight facing)’ 전략을 사용하면, 다음 사이클 전 예열 대기 시간을 효과적으로 단축할 수 있습니다.

 

 

 

 공정 파라미터인 온도, 압력, 속도의 상관관계를 정확히 이해하고, 냉각 상태를 균일하게 관리하며, 사이클 타임을 효율적으로 최적화하면, 사출 성형 라인의 생산성과 품질 안정성을 함께 끌어올릴 수 있습니다. 위에서 제시한 구체적인 현장 적용법을 순서대로 실천하시면, 주요 불량을 대폭 줄이고 비용 절감 효과를 체감하실 수 있을 것입니다.

 

 

 

 

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사출 성형 불량 유형별 원인 분석과 개선 방법 가이드